没有指针和对象引用怎么实现单链表？一次性搞懂静态链表的原理与实现

✨一、静态链表的提出背景

  C语言的指针是个好东西，它可以让我们轻松的操纵内存，所以我们可以比较轻松的实现链表这一数据结构，后来的一些面向对象编程的高级语言，由于存在对象引用机制，从某种角度上也间接的实现了指针的某些作用。但对于一些语言，如Basic、Fortran等早期高级编程语言，没有指针功能，那他们是怎么实现链表的呢？

  这里就不得不感叹前人的智慧，居然想出了用数组代替指针描述单链表，我们来看看他们是怎么实现的。

✨二、静态链表的原理

🔥2.1 静态链表的数据类型

  首先，我们定义一个结构体类型Node作为节点，为了后续方便，我们把元素个数有MAXSIZE个的Node结构体数组这种类型重定义为StaticLinklist。

#define MAXSIZE 1000//定义最大长度
typedef struct {
   
   
	int data;
	int next;//next代表下一成员的下标
}Node,StaticLinklist[MAXSIZE];

🔥2.2 静态链表所在的空间的初始化

我们利用一个初始化函数把这个结构体数组初始化成下图

  数组的最后一个元素我们计划作为头结点一样的东西，此时他的next放0表明头结点还没有建立。

  数组的0下标元素作为一个提示域，它的next值代表目前第一个还没被申请的节点的下标。

int InitLinklist(StaticLinklist space)
{
   
   
	if (MAXSIZE - 1 <= 0)
	{
   
   
		return -1;
	}
	for (int i = 0; i < MAXSIZE - 1; i++)
	{
   
   
		space[i].next = i + 1;
	}
	space[MAXSIZE - 1].next = 0;
	return 0;
}

🔥2.3 创建静态链表——创建头结点并按顺序输入n个元素

  接下来要输入元素了，首先我们要创建头结点，也就是让最后一个元素的next值为1（其实不为1也行，不过这样很麻烦），然后顺序输入n个元素，最后把最后一个元素的next值赋成0表示当前链表到达结尾了。

//顺序输入链表的n个元素
int inputlist(StaticLinklist L, int n)
{
   
   
	if (n >= MAXSIZE - 1)
		return -1;
	L[MAXSIZE - 1].next = 1;
	int i = 1;
	for (i = 1; i <= n; i++)
	{
   
   
		printf("请输入链表的第%d个元素\n", i);
		scanf("%d", &L[i].data);
	}
	L[i - 1].next = 0;
	L[0].next = i;
	return 0;
}

输入完成后我们的链表状态如图：

🔥2.4 在链表的第i个位置插入元素

  与在链表中一样，我们要插入元素必须向空间申请一个空闲的节点给我们来用，所以需要一个static_malloc函数，我们向这个函数传入我们的静态链表，它向我们返回一个开辟好的待使用的位置的下标，并且把0位置的next下标更新为下一个空闲的节点的下标。

//为实现像链表一样的插入元素 我们也需要一个malloc函数 传入我们的静态表 返回一个它为我们开辟好的待用的位置的下标
//返回-1表示没有空间了 插入失败
int static_malloc(StaticLinklist space)
{
   
   
	int i = space[0].next;
	if (i != 0 && i!=MAXSIZE-1)
	{
   
   
		space[0].next = space[i].next;
		return i;
	}
	else
	{
   
   
		return -1;
	}
}

  接下来就是要插入元素了，这里和链表中很像，我们先找到第i-1个元素，让我们申请的节点的next等于它的next，让第i-1个节点的next值等于我们申请的节点的下标，然后让我们申请的这个节点的值输入进去，不过，这里找第i-1个元素的方法和链表中看起来有所不同，其实是相似的，都是从头结点走i-1步，只不过有指针的情况下我们可以用指针直接实现，没有指针的情况下我们要用下标的next值（这个代替了指针功能的东西）来走到第i-1个元素，先从MAXSIZE-1开始走，k=MAXSIZE-1,k=L[k].next—走一步走到第一个节点的位置，k=L[k].next走两步走到第二个节点的位置，走i-1次，走到第i-1个节点。

//插入静态表的第i个元素
int Insertlist(StaticLinklist space, int i, int e)
{
   
   
	if (i <= 0 || i > MAXSIZE - 1)
		return -1;
	int k = MAXSIZE - 1;
	//要插入第i个元素，首先要走到第i-1个元素的位置
	for (int j = 1; j <= i - 1; j++)
	{
   
   
		k = space[k].next;
		//循环一次，走到第一个链表第一个元素，两次，走到链表第一个元素
		//循环i-1次，走到链表的第i-1个元素
	}
	int m = static_malloc(space);
	//先把i-1号元素（也就是下标为j的元素）的next赋给m的next
	space[m].next = space[k].next;
	//然后再让i-1的next是m 就连上了链表
	space[k].next = m;
	space[m].data = e;
	return 0;
}

  插入操作的时间复杂度是O(N)，N是链表当前长度。

🔥2.5 静态链表长度函数与静态链表打印函数

  为了查看我们的静态链表的实现情况，我们可以设计一个静态链表打印函数来看我们的链表的状态，为了打印链表，我们需要知道链表的长度（其实也可以不用，有个求链表长度的函数方便一点）。

  实现求静态链表长度的函数和打印静态链表的函数是类似的，都是从头结点开始走一直走到next为0的节点为止，利用计数器统计自己走了几步静态链表就是多长。

//链表长度函数
int listlen(StaticLinklist L)
{
   
   
	int j = L[MAXSIZE-1].next;</